Устройство измерения параметров перемещения спортсмена Советский патент 1989 года по МПК A63B71/06 

1

(21)4344570/28-12

(22)16.12.87

(46) 15.08.89. Бюл. № 30

(71)Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина)

(72)И.А.Боровицкий, В.С.Иванов, В.П.Королев, М.Ю.Мима

и Ю.Д.Ульяницкий

(53)685,646 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 986437, кл. А 63 В 21/00, 1981.

(54)УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕ№ЩЕНИЯ СПОРТСМЕНА

(57)Изобретение относится к системам контроля и управления тренировоч ным процессом в спорте и может быть использовано для измерения длины бегового шага и длительностей опорной и полетной фаз бегового движения. Изобретение позволяет повысить удобство использования устройства за счет измерения времени опорной и безопЪрной фаз на большом удалении от тренера. Измерение длины бегового шага осуществляется путем подсчета

счетчиком 11 за время бегового шага импульсов доплеровской частоты, поступающих с выхода схемы 6 вьщеления доплеровской частоты. Доплеровский сдвиг частоты ультразвукового передатчика 1 возникает из-за перемещения относительно него ультразвукового приемника 2, закрепленного на спортсмене. Сигнал, принятьш ультразвуковым приемником 2, ретранслируется вторым передатчиком 3, принимается приемной антенной 5, соединенной с вторым приемником 4, и поступает на блок 6 выделения доплеровской частоты, куда одновременно подается опорньй сигнал исходной частоты от ультразвукового передатчика 1. Длительности опорной и полетной фаз бегового движения измеряются по сигналу контактной группы 8,закрепленной на ноге спортсмена. Этот сигнал передается передатчиком 9 и принимается приемником 10, соединенным ;С блоком 12 измерения временных интервалов. Информация об измеренных параметрах перемещения спортсмена отображается блоком индикации 7.1 ил.

с

S

(Л

D1

О

о: ю

3150

Устройство относится к спортивным тренажерам, в частности к устройствам контроля действий спортс-ме- на-бегуна.

Цель изобретения - повышение удобства использования путем измере- ,ния времени опорной и, безопорной фаз

перемещения на большом удалении от тренера.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит ультразвуковой передатчик 1, ультразвуковой приемник 2, радиопередатчик 3 радио приемник 4, петлевую антенну 5, блок 6 вьделения доплеровской частоты, блок 7 индикации, контактное устройство 8, дополнительный передатчик 9, дополнительньй приемник 10, счетчик 11, блок 12 измерения временных интервалов.

Устройство работает следующим образом.

Ультразвуковой передатчик 1 не- прерьшно излучает акустические колебания ультразвуковой частоты в направлении перемещения спортсмена, принимаемые закрепленным,на спортсмене приемником 2 ультразвука. Сигнал ультразвукового приемника 2 транслируется радиопередатчиком 3 по индуктивному каналу связи, принимается петлевой приемной антенной 5 и усиливается радиоприемником 10, частота настройки которого совпадает с частотой передатчика 3. При движении спортсмена частота ультразвуковьрс колебаний, принимаемых приемником 2 ультразвука, отличается от частоты сигнала, излучаемого передатчиком 1 ультразвука, на величину доплеровской добавки fJ, определяемой по фор

муле

fo tfo

V

(1)

S где fg - частота излучаемого колебания}

V - скорость перемещения спортсмена в направлении передатчика ультразвука; УЗ -г скорость распространения акустической волны в воздухе,

Знак доплеровской добавки частоты определяется направлением перемещения спортсмена относительно передатчику ультразвука.

Выходной сигнал радиоприемника 4, содержаг ий доплеровскую добавку f ,

поступает на первый вход блока 6 выделения доплеровской частоты, На второй вход которого подается колебание исходной частоты f от передатчика ультразвука, Н& выходе схемы 6 выделения доплеровской частоты путем сравнения частоты излучаемого и принимаемого сигналов формируются прямоугольные импульсы доплеровской частоты. С выхода схемы 6 вьщеления доплеровской частоты сигнал поступает на счетньй вход счетчика 11,

В процессе бега при постановке стопы спортсмена на опорную поверхность замыкается контактная группа 8, включая на время опорной фазы движения передатчик 9, причем контактная группа 8 и передатчик 9 закрепляются на обеих ногах спортсмена. Частота передатчика 9 отличается от частоты передатчика 3 на величину, необходимую для их надежного разделения соответствзтощими приемниками. Сигнал передатчика 9, принимаемый антенной 5, поступает на вход приемника 10, частота настройки которого соответствует частоте передатчика 9. Сигнал с выхода приемника 10 подается на вход блока 12 измерения временных интервалов и второй вход счетчика 11, В последнем этот сигнал,используется для подготовки нового цикла счета и выдачи результата предьщущего цикла счета на блок 7 индикации.

Измерение длины бегового шага осуществляется следующим образом. В момент отрыва ноги спортсмена от опорной поверхности сигнал с выхода приемника 10 становится равным нулю и сбрасывает счетчик в исходное состояние, подготавливая таким образом счетчик 11 к измерению. На счетный вход счетчика 11 с выхода блока 6 вьщеления допле- ро.вской частоты поступает последовательность импульсов с частотой f , За время, равное одному периоду доплеровской частоты f , спортсмен проходит расстояние

Д1 VT V/f, (2)

где V - скорость спортсмена;

Та - период доплеровской частоты. Учитывая (1), получим

41 , , (3)

где Vjt, скорость звука в воздухе, fp - частота ультразвукового

передатчика.

Таким образом, длина бегового шага может быть определена по формуле

YMf.

Пг

(4)

где Пд - число периодов доплеровской частоты за время бегового шага,

Счетчик 11 показывает число периодов По доплеровской частоты на интервале, соответствующем длительности бегового шага, которьш фиксируется по переходу в нулевое значение сигнала с выхода приемника 10. Из (4) следует, что число По с точ - ностью до постоянного множителя () равно длине бегового шага 1, т.е. счетчик 11 измеряет значение длины каждого шага. Это значение поступает на блок 7 индикации, где отображается в. удобном для человека виде, после чего начинается подсчет параметров сдедуюпдего бегового шага (при следующем переходе в нуль сигнала с выхода приемника 10).

Формула

изобретения

.Устройство измерения параметров перемещения спортсмена, содержащее ультразвуковой передатчик, ультразву0

ковой приемник, радиопередатчик, радиоприемник с яетлевой антенной, блок вьщеления доплеровской частоты, блок индика10-г1, причем ультразвуковой передатчик связан с первым входом блока выделения доплеровской частоты, второй вход которого соединен с выходом радиоприемника, своим входом соединенного с петлевой антенной, выход ультразвукового приемника соединен с входом радиопередатчика, отличающееся тем, что, с целью повьшения удобства использования путем измерения, времени опорной и безопорной фаз на большом удалении от тренера, оно содержит контактную группу, дсполни- тельньй радиопередатчик, дополнитель0 ный радиоприемник, счетчик, блок измерения временньгх интервалов, причем контактная группа подключена к входу дополнительного радиопередатчика и установлена на средстве креп5 ления на ноге спортсмена, петлевая антенна соединена с входом дополнительного радиоприемника, выход которого подключен к блоку измерении временных интервалов и первом входу

Q счетчика, вторым входом соединенного с выходом блока выделения доплеровской частоты, а выходом - с первым входом блока индикации, к второму входу которого подключен выход блока измерения временных интервалов.

Изобретение относится к системам контроля и управления тренировочным процессом в спорте и может быть использовано для измерения длины бегового шага и длительностей опорной и полетной фаз бегового движения. Изобретение позволяет повысить удобство использования устройства за счет измерения опорной и безопорной фаз на большом удалении от тренера. Измерение длины бегового шага осуществляется путем подсчета счетчиком 11 за время бегового шага импульсов доплеровской частоты, поступающих с выхода схемы 6 выделения доплеровской частоты. Доплеровский сдвиг частоты ультразвукового передатчика 1 возникает из-за перемещения относительно него ультразвукового приемника 2, закрепленного на спортсмене. Сигнал, принятый ультразвуковым приемником 2, ретранслируется вторым передатчиком 3, принимается приемной антенной 5, соединенной со вторым приемником 4, и поступает на блок 6 выделения доплеровской частоты, куда одновременно подается опорный сигнал исходной частоты от ультразвукового передатчика 1. Длительность опорной и полетной фаз бегового движения измеряются по сигналу контактной группы 8, закрепленной на ноге спортсмена. Этот сигнал передается передатчиком 9 и принимается приемником 10, соединенным с блоком 12 измерения временных интервалов. Информация об измеренных параметрах перемещения спортсмена отображается блоком индикации 7. 1 ил.